以前选的弹簧被压断了，弹簧计算求助

fengtao666

如下面简图所示，上面是高压水，7MPa，此时螺钉拉断，下面绿色粗线的是仪器，重800KG，仪器底部安装的缓冲弹簧。螺钉被拉断后，仪器被释放。以前选的截径8mm的弹簧，可能力学性能不够，有的弹簧压断了。
求教各位高手，此环境下弹簧承受多大的力，怎么算，这里面有瞬时力做功吗，这个弹簧我该怎么计算、选择？主要是该考虑哪些方面，我拿不准路子，大侠们点拨点拨（简图）






补充内容 (2013-12-6 10:55):
此仪器经过多次粗算，在该空间尺寸限制下，靠单根弹簧无法满足（忽略其它微小影响，作用力至少在30000N左右），后来考虑在下面的导套里再加一根弹簧，还是差太多，最后考虑把导套上的阻尼孔再减小一些，靠阻尼缓冲。

补充内容 (2013-12-6 10:57):
导套在图中未画出。接下来就是新的问题了，我得算阻尼孔多大才能合适，又是新的领域，呵呵！

Mechanical.Mr.

好像好难，不懂

茉莉素馨

楼主，这个7mpa一直都存在么？还是螺丝断了之后，在仪器下降过程中，这个压力就消失了？
如果没有消失，那么这个压力会变化么？或者说，在仪器向下运动时，如果有水继续流入，流入的流量和压力是多少？

打死你

我看图不认真，理会错大侠的意思了，对液压了解不是很多，当螺钉断裂后，压力肯定会变小，具体怎么变化，和流量，损耗，摩擦之类的关系挺多，不考虑这些（也考虑不清楚，你倒是可以慢慢研究），我们只考虑最严重的情况，也就是压力全部作用到缸体上，也没有损失。
接下来无非就是根据加速度求速度，动量，冲量。算出来是27780N

karlmayerdesign

收藏了 等待高手解答

fengtao666

这个帖子竟然只有4个回复，看来一涉及计算，大家都蔫了！

茉莉素馨

式子里面的Q为泵的功率，v为仪器下降的速度，m为仪器的质量，
a为仪器下降的加速度，G为仪器的重力，k为弹簧的刚度系数，Δl为弹簧的压缩量
其中，a为时间的二阶导数，v为时间的一阶导数，求这个微分方程就可以了

说明一下，如果泵提供的流量必须能能满足仪器下降的体积，就是仪器顶部的压力不出现负值。

以上写的有问题，就是当v等于零时，第一项是无穷大，所以是错的~

如果泵输出压力作用在仪器顶部的压力不变，那么上面的第一项就是可以写成P*S，是一个恒量
整个方程求解出来，还是一个间歇运动，但是当运动到最底端的时候，弹簧是否回复，就看上面的水有没有地方去了。

2266998

看了你留言，你应该这么考虑这个问题，

1，假如压力是一个恒定压力，吊挂螺栓断裂以后，会有一个加速过程，加速力与弹簧力形成一个方程，弹簧力是抵抗力，其合是加速度的力，这个你自己可以计算，

2，一个物体有加速，随着弹簧力的加大，这个加速度是减小的，你有平衡方程可以解这个，物体是否会停下来，要看计算结果，你计算一下看看什么时候停下来的，

3，弹簧力不够的时候，就会一直压死，这个过程是明确的，

4，弹簧压死是不是会断？这个不见得，节距小就不会断，节距大就会断，就是所谓的‘超扭’，计算一下就知道了，要用数据说话，

5，即使计算压死也不断裂，实际中依然会断裂，因为某圈被压死以后会偏斜，被挤出，就断了，这个很正常，

你按我说的过程，解这个东西，自己就懂了，

机械鼠

茉莉素馨 发表于 2013-12-3 13:44
式子里面的Q为泵的功率，v为仪器下降的速度，m为仪器的质量，
a为仪器下降的加速度，G为仪器的重力，k ...

支持这种计算方法。
式中v是弹簧触底时仪器的速度。
v这样计算：
水的压力F1=70×面积×9.8=19396.19 N
仪器的总加速度a=F1÷m+g=34.045 m/s^2
触底前经过时间t=sqrt（2×2÷a）=0.343 s
v=at=11.67 m/s

ily25198

茉莉素馨 发表于 2013-12-3 13:44
式子里面的Q为泵的功率，v为仪器下降的速度，m为仪器的质量，
a为仪器下降的加速度，G为仪器的重力，k ...

水也有速度啊，而且水是不是繼續對儀器施加压力，要看流量和管径。这个运动中的压力就是给仪器一个向下的加速度，这个加速度下20米的距离后最终速度是多少可以求出来，这样可以算出来一个比实际情况大的动能，然后动能和弹簧势能完全相等算应该可以算出来假设压缩比能达到100%的弹簧需要的力（实际大线径的弹簧一般能压缩60%就差不多相当于一个刚体了），如果要精密计算，弹簧自身质量在运动中的动量也可以算进去，然后可以选出一个比较安全的弹簧，这样算行不行啊大侠？